冷擠壓凸模磨損數(shù)值模擬及涂層強化研究.pdf

1、本文使用有限元軟件模擬了冷擠壓杯形件的成形過程，通過試驗設計建立響應面研究凸模圓角半徑和成形速度對凸模表面溫度和磨損深度的影響規(guī)律。為了同時降低模具表面最高溫度和最大磨損深度，基于有限元仿真結果，使用了多目標遺傳算法同時優(yōu)化了模具圓角半徑和成形速度。隨后，為了進一步強化模具表面，提高模具壽命，在W6Mo5Cr4V2模具表面設計了TiN、TiAlN、TiAlCrN涂層，并通過實驗研究了W6Mo5Cr4V2基底和三種涂層的磨損行為。試驗表明

2、，制備的鍍層材料提高了模具的表面硬度和耐磨性，大幅度地提高了模具的使用壽命。
　　本研究主要內容包括：⑴在有限元模擬軟件Deform中，模擬了杯形件的擠壓成形過程，重點分析了凸模表面溫度分布和磨損行為。分析模具圓角半徑大小、成形速度、坯料與模具之間的摩擦因子對模具的表面最高溫度和最大磨損深度的影響。⑵將模具圓角半徑值和成形速度作為自變量，模具表面最高溫度和最大磨損深度作為目標響應變量進行試驗設計建立響應面，以探尋他們之間的影響規(guī)律

3、。經過方差分析，分別擬合的兩個目標響應變量（凸模表面最高溫度和最大磨損深度）與自變量之間的回歸關系是極顯著的。利用基于NSGA-Ⅱ的多目標遺傳算法優(yōu)化凸模圓角半徑和成形速度，以同時降低凸模最高溫度和凸模最大磨損深度，結果表明使用的多目標遺傳算法對凸模最高溫度和最大磨損深度的優(yōu)化效果顯著。⑶采用PVD電弧離子鍍(Arc ion plating, AIP)技術在W6Mo5Cr4V2基底上成功制備了TiN、TiAlN、TiAlCrN涂層。使用

4、顯微硬度計測試了W6Mo5Cr4V2基底、TiN、TiAlN、TiAlCrN的維氏硬度值。通過洛氏硬度計和劃痕儀定性和定量測定了TiN、TiAlN、TiAlCrN涂層與W6Mo5Cr4V2基底的結合力。隨后，通過HT-2001型POD銷盤磨損儀對幾個材料進行摩擦磨損實驗。采用Dektak150型表面輪廓儀測量W6Mo5Cr4V2基體與幾個涂層磨痕的表面形貌，并分別計算出了它們的磨損系數(shù)，評估了它們的耐磨性。⑷優(yōu)化凸模圓角半徑大小和成形速